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高黎¹，羅書品¹，郭文靜¹，吳方境^2*，李浩³

1.中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所，北京  100091；2.寧豐集團股份有限公司，山東  濟寧  272000；3.湖北寧豐新材科技有限公司，湖北  紅安  438400

在定制家居產業(yè)發(fā)展的推動作用下，近年我國刨花板需求量增加，全國范圍內新建和投產了多條生產線，淘汰落后產能后2024年底我國刨花板年總產能達6 415萬m³，同比增長21.7%^［1］。為了降低由于產能過剩、產品同質化嚴重導致的市場競爭壓力，不斷創(chuàng)新開發(fā)新技術和新產品、節(jié)能增效，是刨花板企業(yè)良性發(fā)展的重要途徑^［2］。

目前，國內外普通刨花板主要為三層結構，形態(tài)較大的刨花作為芯層提供強度，細小刨花作為表層有利于后續(xù)貼面、涂飾加工。普通三層刨花板的密度在低于0.64 g/cm³時，需選用徑級較大的優(yōu)質木料，加工出具備較大寬厚比的薄片刨花作為芯層，才能滿足家具型板和承載型板的性能要求。但是，刨花板產能的擴張造成了原料供應的巨大壓力，優(yōu)質木料意味著更高的生產成本，如何充分合理利用低質木料制備高性能刨花板更符合我國刨花板產業(yè)發(fā)展的需求^［3］。

在“十四五”國家重點研發(fā)課題的支持下，研發(fā)團隊以小徑材和枝丫材為主要原料，通過刨花形態(tài)控制、板坯結構設計、生產工藝參數(shù)優(yōu)化以及生產設備的集成創(chuàng)新，開發(fā)出次表層增強型五層結構刨花板產品。寧豐集團因其獨特的“3+2”層結構設計方案取其商品名稱OCB（Optimally Configured Board），于2023至2024年先后建設了2條OCB生產線，完成技術熟化和工業(yè)化生產，成功地在下游市場進行了推廣應用。本文以湖北寧豐新材科技有限公司五層刨花板生產線為例，介紹生產線制備OCB的工藝流程，并對產品結構、主要物理力學性能和經(jīng)濟性進行分析，為推動我國刨花板產業(yè)高效利用低質木材提供技術參考。

1.1 刨花制備

首先將小徑木和枝丫材用鼓式削片機切削成木片，再用環(huán)式刨片機將木片加工成刨花，該工段和普通三層刨花板制備刨花的步驟相同。加工的木片長度40～80 mm，再用低轉速環(huán)式刨片機制備刨花，濕刨花主要呈寬平形態(tài)，刨花厚度控制在0.6～0.8 mm。

1.2 干燥與篩分

將濕刨花輸送到大型單通道干燥機（圖1）進行干燥，使刨花含水率控制在2%～3%，隨后輸送到超級篩進行刨花篩選。前期實驗室研究確認次表層和芯層刨花厚度0.4～0.6 mm的刨花板性能最佳，但從生產效率和出材率考慮，刀門間隙一般控制在1.8～2.3 mm，制備的次表層和芯層刨花厚度分布范圍較寬，厚度0.3～1.0 mm的刨花占比80%以上。用不同孔徑篩網(wǎng)分選出表層、次表層和芯層3種形態(tài)的刨花，再用風選機去除雜質及過大刨花后分別儲存，不合格的過大刨花再碎后進行二次篩選，粉塵料送入燃料車間。次表層刨花形態(tài)主要呈片狀，為寬厚比明顯大的片狀刨花，芯層刨花大部分呈細長形態(tài)（圖2）。而普通三層刨花板的芯層粗刨花大致可認為是圖2刨花的混合物，刨花尺寸分布更寬。

1.3 施膠

表層、次表層和芯層刨花分別從3個料倉通道進入3組拌膠機進行高壓霧化施膠，為了保證次表層相對較大刨花不受拌膠機破壞，該層刨花采用超低速柔性拌膠機施膠。施膠后的表層、次表層和芯層刨花由各自通道送入鋪裝機組（圖3）。為了形成光滑致密的表層，表層細料施膠量略高，含水率設計值最高；芯層刨花施膠量其次，含水率相對另外2種形態(tài)刨花最低；次表層大刨花比表面積大，施膠量相對最低。這樣的施膠方式可以實現(xiàn)更精確的分層設計與計量，為后續(xù)的熱壓成型奠定基礎。

1.4 鋪裝與熱壓

五層結構組坯按照表層（30%～35%）、次表層（20%～40%）和芯層（25%～50%）的質量配比，將施膠后的刨花按照設定的質量進行定量鋪裝形成板坯。生產線配置5個鋪裝頭，表層采用氣流鋪裝，次表層和芯層采用機械鋪裝（圖4），通過鼠籠、鉆石輥、釘輥、氣流的不同分級組合實現(xiàn)五層結構的鋪裝，各層間刨花形成良好的過渡，然后通過預壓、預熱工段后送入熱壓機，在適當?shù)臏囟取毫εc時間條件下完成熱壓。采用5個鋪裝頭實現(xiàn)五層結構的精準鋪裝有利于完成板坯結構的精細調整控制，從硬件層面為刨花的優(yōu)化鋪裝提供了強力支持。

1.5 后處理

熱壓完成的刨花板快速定長、定寬鋸切，在晾板架冷卻平衡后進行定厚砂光、表面檢驗后裁切到成品尺寸，編號打包后入庫存放。

2.1 產品結構

次表層增強型五層刨花板目標用途是家具制造與裝修，細表層滿足二次飾面加工要求。通過嚴格的刨花形態(tài)控制和多組鋪裝頭的精準鋪裝，在芯層中刨花均勻壓縮支撐整體結構的基礎上，次表層片狀大刨花連續(xù)均勻對稱地緊貼表層，顯著提升了刨花板的靜曲強度與彈性模量，使得板材在承受彎曲應力時表現(xiàn)出更高的剛性，不易發(fā)生彎曲變形，刨花板五層結構示意圖如圖5所示。

2.2 主要物理力學性能

湖北寧豐新材科技有限公司生產線主要原料是雜木枝丫材，為了對其刨花板性能進行分析，表1列舉了同密度條件下3組高強度刨花板產品的性能，其中第1組是寧豐OCB，第2和第3組是其他企業(yè)制備的優(yōu)質三層刨花板，第2組原料是剝皮雜木和楊木混合料，第3組原料是竹材加工剩余物。

根據(jù)表1顯示，3組刨花板都達到了GB/ T 4897—2015《刨花板》中潮濕狀態(tài)下承載型（P7型）刨花板要求，遠超家具板用材性能需求。OCB可能由于原料差異干狀抗彎剛性相對偏低，但干狀和水浸后的靜曲強度優(yōu)秀，在潮濕環(huán)境下能承受較大的負載，說明次表層增強的結構可以彌補原料的不足；OCB芯層刨花形態(tài)均勻，膠合性能突出，內結合強度和平行握螺釘力顯著超過其他兩組，而次表層刨花的位置和形態(tài)又促進了表面膠合強度的提升，這些性能對家具部件的連接穩(wěn)定性具有重要意義。由此可見，次表層增強型五層刨花板通過結構的優(yōu)化提升了綜合使用性能。

目前，湖北寧豐新材科技有限公司次表層增強型五層結構刨花板密度范圍在0.62～0.65 g/cm³，根據(jù)“十四五”課題目標要求，還需進一步降低密度實現(xiàn)輕質高強目標。寧豐集團內部成本測算數(shù)據(jù)表示，和三層刨花板產品相比，生產性能滿足干燥狀態(tài)下家具型（P2型）刨花板要求的次表層增強型五層刨花板，采用相同品質原料生產，木材和膠黏劑成本可直接降低5%～8%，具有良好的經(jīng)濟效益。

通過技術和設備的共同創(chuàng)新，實現(xiàn)了次表層增強型五層刨花板結構與性能的優(yōu)化，在刨花板產業(yè)中起到了良好的引領示范作用。當下產業(yè)處于競爭加劇的困境中，生產企業(yè)作為產業(yè)發(fā)展的主體，更加需要與科研單位及高校構建深度協(xié)同創(chuàng)新機制，加大研發(fā)投入，推動技術和生產的全方位創(chuàng)新，為消費者提供更加環(huán)保、優(yōu)質的產品，同時拓展產業(yè)邊界，推動刨花板產業(yè)的高質量發(fā)展。